Cutting-coolant fluid merupakan bagian dari metalworking fluid (MWF). Berdasarkan cara pengaplikasiannya, MWF ini sebenarnya dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu:
1 Neat oil, penggunaannya tidak perlu dicampur dengan air.
2 Water mixable cutting fluid, penggunaannya dicampur dengan air.
Perusahaan-perusahaan yang menggunakan proses machining dalam produksi tentu tidak asing lagi dengan cutting coolant fluid. Fluida ini memiliki peranan penting dalam proses machining, yakni:
– Sebagai media pendingin/pemindah panas sehingga menghindarkan terjadinya thermal deformation.
– Memberikan lubrikasi pada saat proses machining sehingga meningkatkan kualitas produk jadinya. (Dari dua fungsi utama ini – pendingin dan lubrikasi – penulis lebih senang menyebutnya sebagai cutting-coolant fluid.
– Sebagai media flush untuk membawa chip hasil dari proses machining keluar dari cutting zone.
Pembuatan emulsi
Cutting coolant fluid adalah sistem koloid yang berbentuk emulsi (cair-cair). Konsentrat cutting coolant fluid yang beredar di pasar berbahan baku oli. Umumnya di lapangan pencampuran antara konsentrat dengan air adalah dengan perbandingan 1:19 (5 persen vol. konsentrat). Besarnya kualitas air pada sistem emulsi ini harus menjadi perhatian khusus bagi kita yang banyak berkutat dengan cutting-coolant fluid.
Sebelum membuat emulsi, sifat-sifat air yang wajib diperhatikan adalah:
– pH air. Diusahakan agar pH dari air yang dipakai berkisar antara 6,8-7,4.
– Hardness. Adalah konsentrasi ion Mg maupun Ca di dalam air. Diusahakan total hardness pada air berada dalam kisaran 100 s/d 200 ppm. Hardness yang terlalu rendah akan menyebabkan emulsi mudah untuk membentuk foam (berbusa), dan bila terlalu tinggi dapat mengakibatkan emulsi terganggu. Untuk mengukur hardness bisa digunakan strip test yang banyak dijual di toko-toko kimia.
Untuk persiapan proses pencampuran konsentrat dan air, beberapa hal berikut perlu diperhatikan:
– Usahakan tangki yang digunakan dalam keadaan bersih. Bila tangki tidak dibersihkan lebih dulu, bakteri-bakteri dari coolant sebelumnya akan tertinggal dan ini bisa mempercepat rusaknya coolant yang baru.
– Ada baiknya 24 jam sebelum proses pembersihan tangki, dilakukan treatment chemical dengan menggunakan aditif pembunuh bakteri maupun perontok kotoran, sehingga proses pembersih-an tangki menjadi lebih optimal.
– Proses pencampuran antara konsentrat dan air dilakukan dengan mempersiapkan air terlebih dahulu baru kemudian diikuti dengan pelarutan konsentrat. Sebaiknya proses ini tidak dibalik.
Properti dari emulsi cutting-coolant fluid yang dipersiapkan harus mempertimbangkan:
– Jenis material benda kerja yang dipergunakan.
– Cutting speed dan feed rate.
– Kualitas air yang dipakai.
Merawat emulsi
Untuk merawat emulsi, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan, yaitu 1) Persen Brix (Refractometry Index), 2) pH Emulsi, dan 3) Kondisi Tramp Oil.
1. Persen brix (Refractometry Index)
Persen brix diukur dengan mengguna-kan refractometer. Prinsip kerja refractometer ini adalah pembiasan cahaya pada suatu medium, yang memiliki korelasi dengan konsentrasi larutan pada medium tersebut.
Umumnya index perbandingan antara persentase brix dengan persentase volume berkisar 0,90 hingga 0,98 dan jarang sekali ditemukan yang memiliki indeks sama dengan satu.
Dalam kondisi pemakaian usahakan persen brix yang terukur sesuai dengan tabel 1. Sebab, kelebihan konsentrasi emulsi bisa menyebabkan:
o Kentalnya emulsi yang mengakibatkan kurang efektifnya proses perpindahan panas.
o Kecenderungan untuk terbentuk foam lebih tinggi.
o Jika cutting coolant fluid dilengkapi dengan pH booster maka pH emulsi akan tinggi (10 s/d 11) yang tidak baik untuk kulit dan benda kerja aluminium.
Atau jika persen brix yang terukur kurang dari batas normal yang direkomendasikan, bisa menyebabkan:
– Kecenderungan perkembangbiakan bakteri lebih cepat.
– Dengan berkembangnya bakteri, pH akan cepat jatuh (7,5 s/d 6,5), sehingga rawan masalah korosi.
– Sifat lubrikasi juga berkurang, yang berkorelasi langsung dengan kehalusan permukaan dari benda kerja.
Setiap mesin dan setiap proses machining belum tentu membutuhkan konsentrasi emulsi yang sama. Untuk mendapatkan informasi yang baik mengenai kebutuhan persen emulsi yang sesuai, sebaiknya dikonsultasikan dengan supplier cutting-coolant fluid.
Tabel 1. Sifat-sifat emulsi yang harus diperhatikan saat membuat emulsi.
Sifat-sifat Emulsi Benda Kerja Aluminium Baja % vol Concentrate 5-6 3-8 pH 7-7.8 8-92. pH Emulsi
Panduan nilai pH untuk proses dapat menggunakan tabel 1 dan jika memungkinkan pH tersebut dijaga pada kisaran yang dianjurkan. Pada saat initial fill, pH memiliki korelasi dengan konsentrasi emulsi (% brix). Namun seiring dengan pemakaian, maka bakteri akan tumbuh, sehingga % brix yang tinggi belum tentu diikuti dengan pH yang tinggi pula. Untuk itu, perlu dilakukan pengecekan pH secara rutin. Pengecekan pH harian dengan menggunakan kertas lakmus bisa menelan banyak biaya apalagi jika jumlah mesin yang dicek berjumlah ratusan. Untuk lebih mengirit biaya, dianjurkan menggunakan pH meter portable dengan prinsip elektroda.
3. Membuang tramp oil
Selain memantau persen brix dan pH, hal terpenting lainnya yang harus dicermati juga adalah kecenderungan timbulnya tramp oil di dalam tangki mesin.
Tramp oil disebabkan injeksi slideway oil atau bisa juga disebabkan kebocoran sistem hidrolik yang kemudian menyebabkan oli-oli tersebut bercampur dengan coolant dan mengkontaminasi tangki coolant.
Jika hal ini terjadi, coba konsultasikan dengan machine supplier atau machine maker, apakah injeksi slideway oil bisa di-sesuaikan. Tapi, pengurangan jumlah injeksi slideway oil dapat mengakibatkan rusaknya ball-screw pada sistem slideway karena kurangnya lubrikasi. Tramp oil yang terjadi harus segera di-pisahkan dari tangki coolant karena bisa menutup lapisan atas tangki sehingga mengkondisikan emulsi dibawahnya pada kondisi anaerob, di mana pada kondisi ini bakteri sangat cepat tumbuh.
